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我們社區(qū)的很多電機(jī)控制方案，也包括那些產(chǎn)品方案在內(nèi)，基本上硬件都是開(kāi)源的。但我們從來(lái)不會(huì)因此而擔(dān)心：是否給競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手或者其他人做了“嫁衣”？
對(duì)于很多非射頻之類的硬件，幾乎是沒(méi)有什么秘密的，即便不開(kāi)源，如果要抄襲，總歸是有很多辦法的。
說(shuō)回電機(jī)驅(qū)動(dòng)，這類產(chǎn)品因其設(shè)計(jì)特性，我們往往不擔(dān)心抄襲。因?yàn)殡姍C(jī)驅(qū)動(dòng)的PCB設(shè)計(jì)，往往有很多考量在內(nèi)，如果不是照搬的copy，那么，很大概率這種抄襲是達(dá)不到產(chǎn)品要求的。而那些真正的電機(jī)驅(qū)動(dòng)老手，往往不屑于copy別人的設(shè)計(jì)，那太沒(méi)必要了，對(duì)于自己的產(chǎn)品，由于結(jié)構(gòu)及功能參數(shù)的要求可能不同，自己重新設(shè)計(jì)的產(chǎn)品往往更為可靠。簡(jiǎn)言之，新手抄也抄不明白，老手沒(méi)必要抄。
電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)，往往需要通過(guò)多重特殊考量并采用一些特殊的技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)出色性能。比如，電源效率、高速開(kāi)關(guān)、頻率、低噪聲抖動(dòng)和緊湊的電路板設(shè)計(jì)。
說(shuō)起來(lái)簡(jiǎn)單，但可能很多沒(méi)接觸過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的老工程師，往往也會(huì)翻車。
給大家分享一個(gè)真實(shí)的案例，順便指出電機(jī)驅(qū)動(dòng)最最最重要的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)：
大概是很多年前，朋友公司需要開(kāi)發(fā)一個(gè)產(chǎn)品，里面涉及了低壓的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)，功率在100W~300W，硬件是一位做了10多年電路設(shè)計(jì)的老工程師，基本功十分扎實(shí)。但是，新做出來(lái)的板子，在調(diào)試的時(shí)候，電機(jī)一運(yùn)行，程序就跑飛，甚至都沒(méi)有給電機(jī)加載（負(fù)載），運(yùn)行功率很低。排查接線、原理圖、程序代碼，都沒(méi)有問(wèn)題。
朋友公司也是第一次做涉及無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品，有些束手無(wú)策，就找到了我們，幫忙看下問(wèn)題。經(jīng)過(guò)我們現(xiàn)場(chǎng)排查，發(fā)現(xiàn)程序代碼很規(guī)范、也沒(méi)有錯(cuò)誤，原理圖也很規(guī)范漂亮，也沒(méi)有原理上的錯(cuò)誤。檢查到PCB設(shè)計(jì)上時(shí)，發(fā)現(xiàn)了我們遇到過(guò)的最多的問(wèn)題：PCB的地線設(shè)計(jì)有很大問(wèn)題?。?！
而我們僅僅是指導(dǎo)朋友的工程師解決地線設(shè)計(jì)問(wèn)題，就解決了這款產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中遇到的的90%以上的問(wèn)題。我們甚至都沒(méi)有去上示波器去看，僅僅優(yōu)化了地線設(shè)計(jì)，代碼就再無(wú)跑飛現(xiàn)象。
良好接地（地線）設(shè)計(jì)是電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的重中之重?。。?/strong>良好的接地平面可以為 IC 及其周圍電路提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)，避免噪聲和其他振蕩干擾整個(gè)電路系統(tǒng)。如果接地設(shè)計(jì)不好，就像是槍的準(zhǔn)星歪了，是沒(méi)有辦法準(zhǔn)確擊中目標(biāo)的。（何晨光除外，笑）
電機(jī)驅(qū)動(dòng)的接地優(yōu)化，可以先從單點(diǎn)接地開(kāi)始，這是接地優(yōu)化里面的重中之重?。?！電機(jī)驅(qū)動(dòng)的PCB設(shè)計(jì)，往往包含了，功率走線、模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)的走線，所以我們往往使用單點(diǎn)接地，使得每個(gè)電路系統(tǒng)中只有一個(gè)物理點(diǎn)被定義為接地參考點(diǎn)，其他各個(gè)需要接地的點(diǎn)都直接接到這一點(diǎn)上，將這幾個(gè)信號(hào)走線的GND加以隔離區(qū)分。
這個(gè)物理點(diǎn)，一般是每個(gè)電路系統(tǒng)（功率部分、模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)等）的公共點(diǎn)的連接，這個(gè)公共點(diǎn)的電氣網(wǎng)絡(luò)往往是各種GND（PGNDAGNDGND），而具體的物理點(diǎn)是每一個(gè)電路系統(tǒng)的主電容的GND，主電容往往是該電路系統(tǒng)中容值最大的電容，多是電解電容，而在一些緊湊型PCB設(shè)計(jì)中，因?yàn)閹缀醪淮嬖陔娊怆娙?，可能是MLCC貼片陶瓷電容等，但依然是最大容值的那個(gè)。
這個(gè)最大容值的電容，也是當(dāng)前電氣系統(tǒng)（電源回路）的輸入電源的主要濾波電容。每一個(gè)公共點(diǎn)，最后一級(jí)一級(jí)遞增或遞減或并聯(lián)的直接連接在最終的物理點(diǎn)，這個(gè)物理點(diǎn)一般是整個(gè)PCB的電源輸入處的電容的GND。換言之，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)中，為整個(gè)PCB供電的高壓電源輸入，經(jīng)過(guò)大電容濾波，一部分電給了功率消耗，如MOS三相橋驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電機(jī)，這個(gè)大電容的GND為整個(gè)系統(tǒng)的接地參考，之后，電流同時(shí)流向BUCK電路，為預(yù)驅(qū)動(dòng)部分提供10~15V左右的電平，預(yù)驅(qū)動(dòng)輸入電源主回路的GND，接在預(yù)驅(qū)動(dòng)輸入電源電容處的GND,再由這一點(diǎn)連接到前面主電源輸入濾波電容的GND上。
10~15V的電壓，還會(huì)再流入一級(jí)BUCK或其他降壓電路。轉(zhuǎn)換成5V或3.3V給MCU或包括霍爾信號(hào)在內(nèi)使用，一般5V居多，如果MCU是3.3V供電（如STM32），還要再?gòu)?V降壓一級(jí)到3.3V。為了便于理解等，我們以支持寬電壓輸入（1.65V~5.5V）的CW32為例，以最低電源電平5V為例。每一級(jí)降壓電路的GND回路，應(yīng)接在該級(jí)輸入或輸出的主電容的GND上，每個(gè)主電容的GND再連接至上一級(jí)電源的主電容的GND上。而MCU側(cè)，因?yàn)樾枰刂普麄€(gè)系統(tǒng)的所有信號(hào)，所以MCU側(cè)往往包含了數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，所以，在高可靠要求下，數(shù)字地/信號(hào)和模擬地/信號(hào)也要區(qū)分。
經(jīng)由降壓電路輸出的5V電源，除給MCU供電外，往往還要給其他IC如運(yùn)放、霍爾等供電，所以每個(gè)小系統(tǒng)的主電容的GND最終接回降壓電路輸出的5V主濾波電容處。在一些復(fù)雜電磁環(huán)境中，模擬地和數(shù)字地有時(shí)并非是將各自主電容上的GND直接進(jìn)行電氣連接，而是會(huì)通過(guò)串聯(lián)磁珠，消除各信號(hào)部分間在GND回路上產(chǎn)生的干擾。原理在此不做贅述。
整個(gè)單點(diǎn)接地，既包括了串聯(lián)單點(diǎn)接地和并聯(lián)單點(diǎn)接地，我們往往也管著這種單點(diǎn)接地方式叫做混合單點(diǎn)接地。厘清電源和地的回流路徑，才能更好的對(duì)單點(diǎn)接地加以理解。由于篇幅有限，干擾源的問(wèn)題在此不做贅述。對(duì)于單點(diǎn)接地，我也做了一個(gè)簡(jiǎn)單的示意圖便于大家理解:
寫(xiě)在最后：電機(jī)控制應(yīng)用是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的技術(shù)，如果您對(duì)此感興趣，可以參加CW32生態(tài)社區(qū)舉辦的免費(fèi)的?。?！電機(jī)控制應(yīng)用專題培訓(xùn)直播：分享干貨知識(shí)~解答開(kāi)發(fā)疑慮~各種獎(jiǎng)品福利~記得掃碼報(bào)名，進(jìn)群領(lǐng)取電機(jī)控制資料?。?！
